Uusien energia-ajoneuvojen kehitys on täydessä vauhdissa, ja energian täydentämisestä on tullut yksi niistä asioista, joihin teollisuus on kiinnittänyt täyden huomion. Samalla kun kaikki keskustelevat ylilatauksen ja akkujen vaihdon eduista, onko olemassa "suunnitelma C" uusien energia-ajoneuvojen lataamiseen?
Ehkä älypuhelinten langattoman latauksen vaikutuksesta myös autojen langaton lataus on yksi insinöörien valloittamista teknologioista. Tiedotusvälineiden mukaan autojen langaton lataustekniikka saavutti läpimurron jokin aika sitten. Tutkimus- ja kehitysryhmä väitti, että langaton latausalusta voi lähettää autoon 100 kW:n lähtöteholla virtaa, mikä voi lisätä akun varaustilaa 50 % 20 minuutissa.
Auton langaton lataustekniikka ei tietenkään ole uusi teknologia. Uusien energialähteiden myötä useat tahot, kuten BBA, Volvo ja useat kotimaiset autovalmistajat, ovat tutkineet langatonta latausta jo pitkään.
Kaiken kaikkiaan autojen langaton latausteknologia on vielä alkuvaiheessa, ja monet paikallishallinnot käyttävät tilaisuutta hyväkseen tutkiakseen tulevaisuuden liikenteen mahdollisuuksia. Kustannusten, tehon ja infrastruktuurin kaltaisten tekijöiden vuoksi autojen langaton latausteknologia on kuitenkin kaupallistunut laajamittaisesti. On vielä monia vaikeuksia, jotka on voitettava. Uutta tarinaa autojen langattomasta latauksesta ei ole vielä helppo kertoa.
Kuten tiedämme, langaton lataus ei ole mikään uusi ilmiö matkapuhelinteollisuudessa. Autojen langaton lataus ei ole yhtä suosittua kuin matkapuhelimien lataus, mutta se on jo houkutellut monia yrityksiä himoitsemaan tätä teknologiaa.
Langattomia latausmenetelmiä on neljä: sähkömagneettinen induktio, magneettikentän resonanssi, sähkökentän kytkentä ja radioaallot. Näistä matkapuhelimet ja sähköajoneuvot käyttävät pääasiassa sähkömagneettista induktiota ja magneettikentän resonanssia.
Näistä sähkömagneettiseen induktioon perustuva langaton lataus käyttää sähkömagneettisen induktion periaatetta sähkömagnetismin ja magnetismin tuottamiseen. Sen lataustehokkuus on korkea, mutta tehokas latausetäisyys on lyhyt ja latauspaikan vaatimukset ovat myös tiukat. Suhteellisesti ottaen magneettiresonanssilla varustetulla langattomalla latauksella on alhaisemmat sijaintivaatimukset ja pidempi latausetäisyys, ja se voi tukea useita senttimetrejä useisiin metreihin, mutta lataustehokkuus on hieman alhaisempi kuin edellisellä.
Siksi langattoman latausteknologian tutkimisen alkuvaiheessa autovalmistajat suosivat sähkömagneettiseen induktioon perustuvaa langatonta latausteknologiaa. Edustavia yrityksiä ovat BMW, Daimler ja muut ajoneuvovalmistajat. Sittemmin magneettiresonanssiin perustuvaa langatonta latausteknologiaa on vähitellen edistetty, ja sitä edustavat järjestelmätoimittajat, kuten Qualcomm ja WiTricity.
Jo heinäkuussa 2014 BMW ja Daimler (nykyisin Mercedes-Benz) ilmoittivat yhteistyösopimuksesta sähköajoneuvojen langattoman latausteknologian yhteiskehittämiseksi. Vuonna 2018 BMW alkoi tuottaa langatonta latausjärjestelmää ja teki siitä lisävarusteen 5-sarjan ladattavaan hybridimalliin. Sen nimellinen latausteho on 3,2 kW, energianmuunnostehokkuus on 85 % ja se voidaan ladata täyteen 3,5 tunnissa.
Vuonna 2021 Volvo aloittaa langattoman latauksen kokeilut Ruotsissa täyssähköisellä XC40-taksilla. Volvo on perustanut useita testialueita Göteborgin kaupunkiin Ruotsiin. Latausajoneuvojen tarvitsee vain pysäköidä tiehen upotettuihin langattomiin latauslaitteisiin, jotta lataustoiminto käynnistyy automaattisesti. Volvon mukaan sen langaton latausteho voi olla jopa 40 kW ja sillä voi ajaa 100 kilometriä 30 minuutissa.
Autojen langattoman latauksen alalla maani on aina ollut alan eturintamassa. Vuonna 2015 China Southern Power Grid Guangxi Electric Power Research Institute rakensi ensimmäisen kotimaisen sähköajoneuvojen langattoman latauksen testiradan. Vuonna 2018 SAIC Roewe lanseerasi ensimmäisen täysin sähköisen langattomalla latauksella varustetun mallin. FAW Hongqi lanseerasi vuonna 2020 langatonta lataustekniikkaa tukevan Hongqi E-HS9:n. Maaliskuussa 2023 SAIC Zhiji lanseerasi virallisesti ensimmäisen 11 kW:n suuritehoisen ajoneuvojen älykkään langattoman latausratkaisunsa.
Tesla on myös yksi langattoman latauksen alan tutkijoista. Kesäkuussa 2023 Tesla käytti 76 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria Wiferionin ostamiseen ja nimesi sen uudelleen Tesla Engineering Germany GmbH:ksi suunnitellessaan langattoman latauksen hyödyntämistä edullisesti. Aiemmin Teslan toimitusjohtaja Musk suhtautui langattomaan lataukseen kielteisesti ja kritisoi langatonta latausta "vähäenergiseksi ja tehottomaksi". Nyt hän kutsuu sitä lupaavaksi tulevaisuudeksi.
Tietenkin monet autovalmistajat, kuten Toyota, Honda, Nissan ja General Motors, kehittävät myös langatonta lataustekniikkaa.
Vaikka monet tahot ovat tehneet pitkäaikaisia tutkimuksia langattoman latauksen alalla, autojen langaton latausteknologia on vielä kaukana todellisuudesta. Keskeinen kehitystä rajoittava tekijä on teho. Otetaan esimerkiksi Hongqi E-HS9. Sen langattoman latausteknologian maksimilähtöteho on 10 kW, mikä on vain hieman korkeampi kuin hitaan latauksen 7 kW:n teho. Jotkut mallit voivat saavuttaa vain 3,2 kW:n järjestelmälataustehon. Toisin sanoen, tällainen lataustehokkuus ei ole lainkaan kätevä.
Tietenkin, jos langattoman latauksen tehoa parannetaan, tilanne voi olla toinen. Esimerkiksi, kuten artikkelin alussa todettiin, tutkimus- ja kehitystiimi on saavuttanut 100 kW:n lähtötehon, mikä tarkoittaa, että jos tällainen lähtöteho saavutetaan, ajoneuvo voidaan teoriassa ladata täyteen noin tunnissa. Vaikka sitä on edelleen vaikea verrata superlataukseen, se on silti uusi vaihtoehto energian täydentämiseen.
Käyttötilanteiden näkökulmasta autojen langattoman latausteknologian suurin etu on manuaalisten vaiheiden vähentäminen. Langalliseen lataukseen verrattuna auton omistajien on suoritettava useita toimintoja, kuten pysäköinti, autosta poistuminen, aseen nostaminen, kytkeminen ja lataaminen jne. Kolmannen osapuolen latauspinoja kohdatessaan heidän on täytettävä erilaisia tietoja, mikä on suhteellisen hankala prosessi.
Langattoman latauksen skenaario on hyvin yksinkertainen. Kun kuljettaja on pysäköinyt ajoneuvon, laite tunnistaa sen automaattisesti ja lataa sen langattomasti. Kun ajoneuvo on täysin latautunut, ajoneuvo lähtee suoraan liikkeelle, eikä omistajan tarvitse suorittaa muita toimia. Käyttäjäkokemuksen näkökulmasta se antaa ihmisille myös ylellisyyden tunteen sähköajoneuvoja käytettäessä.
Miksi autojen langaton lataus herättää niin paljon huomiota yrityksissä ja toimittajissa? Kehityksen näkökulmasta kuljettajattoman aikakauden saapuminen voi olla myös langattoman latausteknologian suuren kehityksen aikaa. Jotta autot olisivat todella kuljettamattomia, ne tarvitsevat langatonta latausta päästäkseen eroon latauskaapeleiden kahleista.
Siksi monet latausjärjestelmien toimittajat ovat erittäin optimistisia langattoman latausteknologian kehitysnäkymien suhteen. Saksalainen jättiläinen Siemens ennustaa, että sähköajoneuvojen langattoman latauksen markkinat Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa saavuttavat kaksi miljardia Yhdysvaltain dollaria vuoteen 2028 mennessä. Tätä varten Siemens investoi jo kesäkuussa 2022 25 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria hankkiakseen vähemmistöosuuden langattoman latauksen toimittajasta WiTricitystä edistääkseen langattomien latausjärjestelmien teknologiatutkimusta ja -kehitystä.
Siemens uskoo, että sähköajoneuvojen langaton lataus on tulevaisuudessa valtavirtaa. Latauksen helpottamisen lisäksi langaton lataus on myös yksi autonomisen ajamisen toteutumisen edellytyksistä. Jos todella haluamme lanseerata itseohjautuvia autoja laajassa mittakaavassa, langaton latausteknologia on välttämätön. Tämä on tärkeä askel autonomisen ajamisen maailmassa.
Näkymät ovat toki hyvät, mutta todellisuus on ruma. Sähköajoneuvojen energianlisäysmenetelmät monipuolistuvat jatkuvasti, ja langattoman latauksen mahdollisuus on erittäin odotettu. Nykyisestä näkökulmasta katsottuna autojen langaton latausteknologia on kuitenkin vielä testausvaiheessa ja sillä on monia ongelmia, kuten korkeat kustannukset, hidas lataus, epäjohdonmukaiset standardit ja hidas kaupallistamisen edistyminen.
Latauksen tehokkuusongelma on yksi esteistä. Esimerkiksi keskustelimme tehokkuuskysymyksestä edellä mainitussa Hongqi E-HS9:ssä. Langattoman latauksen heikkoa hyötysuhdetta on kritisoitu. Tällä hetkellä sähköajoneuvojen langattoman latauksen hyötysuhde on alhaisempi kuin langallisen latauksen langattoman tiedonsiirron aikana tapahtuvan energiahäviön vuoksi.
Kustannusnäkökulmasta autojen langatonta latausta on vähennettävä entisestään. Langattomalla latauksella on korkeat infrastruktuurivaatimukset. Latauskomponentit asennetaan yleensä maahan, mikä aiheuttaa maan muokkaamista ja muita ongelmia. Rakennuskustannukset ovat väistämättä korkeammat kuin tavallisten latauspaalujen. Lisäksi langattoman latausteknologian edistämisen alkuvaiheessa teollisuusketju on kehittymätön, ja siihen liittyvien osien kustannukset ovat korkeat, jopa moninkertaiset verrattuna saman tehoisten kotitalouksien vaihtovirtalatauspaalujen hintaan.
Esimerkiksi brittiläinen bussiyhtiö FirstBus on harkinnut langattoman latausteknologian käyttöä edistääkseen kalustonsa sähköistämistä. Tarkastuksessa kuitenkin havaittiin, että jokainen maassa olevien latauspaneelien toimittaja antoi hintatarjouksen 70 000 puntaa. Lisäksi langattomien latausteiden rakennuskustannukset ovat korkeat. Esimerkiksi 1,6 kilometrin pituisen langattoman lataustien rakentaminen Ruotsissa maksaa noin 12,5 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria.
Turvallisuusongelmat voivat toki olla yksi langattoman latausteknologian rajoittavista tekijöistä. Ihmiskehoon kohdistuvien vaikutusten näkökulmasta langaton lataus ei ole iso juttu. Teollisuus- ja tietotekniikkaministeriön julkaisemat "Langattomien latauslaitteiden (voimansiirtolaitteiden) radio-ohjausta koskevat väliaikaiset määräykset (luonnos lausuntoja varten)" todetaan, että 19–21 kHz:n ja 79–90 kHz:n taajuusalueet ovat yksinomaan langattomia latausautoja varten. Asiaankuuluvat tutkimukset osoittavat, että vain yli 20 kW:n lataustehon ja ihmiskehon läheisen kosketuksen latausalustaan saaminen voi vaikuttaa kehoon. Tämä edellyttää kuitenkin myös kaikkien osapuolten jatkuvaa turvallisuuden edistämistä, ennen kuin kuluttajat voivat tunnistaa sen.
Olipa langaton auton lataustekniikka kuinka käytännöllinen tahansa ja käyttötilanteet kuinka käteviä tahansa, sen kaupallistamiseen laajassa mittakaavassa on vielä pitkä matka. Laboratoriosta käytännön toteutukseen siirtyminen tekee langattomasta autojen latauksesta pitkän ja vaivalloisen.
Samalla kun kaikki osapuolet tutkivat aktiivisesti autojen langatonta latausteknologiaa, on myös "latausrobottien" käsite hiljaa noussut esiin. Langattoman latauksen ratkaisemat kipukohdat edustavat käyttäjän latauksen mukavuutta, joka täydentää tulevaisuudessa kuljettajattoman ajamisen konseptia. Mutta Roomaan on useampi kuin yksi tie.
Siksi "latausroboteista" on myös alkanut tulla täydennys autojen älykkääseen latausprosessiin. Ei kauan sitten Pekingin sub-Central Construction National Green Development Demonstration Zonen uusi sähköjärjestelmän kokeellinen tukikohta lanseerasi täysin automaattisen linja-autojen latausrobotin, joka voi ladata sähköbusseja.
Kun sähköbussi saapuu latausasemalle, näköjärjestelmä tallentaa ajoneuvon saapumistiedot ja taustalla toimiva lähetysjärjestelmä antaa robotille välittömästi lataustehtävän. Reitinvarmistusjärjestelmän ja kävelymekanismin avulla robotti ajaa automaattisesti latausasemalle ja tarttuu automaattisesti latauspistooliin. Robotti tunnistaa sähköajoneuvon latausportin sijainnin visuaalisen paikannusteknologian avulla ja suorittaa automaattiset lataustoiminnot.
Autovalmistajatkin alkavat tietenkin nähdä "latausrobottien" etuja. Vuoden 2023 Shanghain autonäyttelyssä Lotus julkaisi salamalatausrobotin. Kun ajoneuvo on ladattava, robotti voi ojentaa mekaanisen käsivartensa ja asettaa latauspistoolin automaattisesti ajoneuvon latausaukkoon. Latauksen jälkeen se voi myös vetää pistoolin ulos itsenäisesti, jolloin koko prosessi käynnistyksestä ajoneuvon lataamiseen on valmis.
Latausrobotit eivät sitä vastoin tarjoa vain langattoman latauksen kätevyyttä, vaan ne voivat myös ratkaista langattoman latauksen tehorajoitusongelman. Käyttäjät voivat myös nauttia ylilatauksesta poistumatta autosta. Latausrobotteihin liittyy luonnollisesti myös kustannuksia ja älykkyyttä koskevia kysymyksiä, kuten paikannus ja esteiden välttäminen.
Yhteenveto: Uusien energiaajoneuvojen energian täydennys on aina ollut asia, jota kaikki alan osapuolet pitävät erittäin tärkeänä. Tällä hetkellä ylilatausratkaisu ja akun vaihtoratkaisu ovat kaksi yleisintä ratkaisua. Teoriassa nämä kaksi ratkaisua riittävät vastaamaan käyttäjien energian täydennystarpeisiin tietyssä määrin. Tietenkin asiat menevät aina eteenpäin. Ehkä kuljettajattoman aikakauden myötä langattomat lataukset ja latausrobotit voivat tuoda uusia mahdollisuuksia.
Julkaisun aika: 13. huhtikuuta 2024